Общие принципы функционального питания и методов исследования свойств сырья продуктов питания. Часть 1 - Галина Карпова

1.3 Энергетическая и биологическая ценность питания

В процессе жизнедеятельности человеческий организм расходует энергию на работу внутренних органов, поддержание температуры тела и выполнение работы. Выделение энергии происходит в результате химических превращений сложных органических веществ, входящих в состав клеток, тканей и органов, до образования более простых соединений. Расход питательных веществ организмом называется диссимиляцией. Образующиеся в процессе окисления простые вещества (вода, углекислый газ, аммиак, мочевина) выводятся из организма. Процесс диссимиляции находится в прямой зависимости от расхода энергии на физический труд и теплообмен.

Восстановление и создание сложных органических веществ в организме происходит за счет веществ, поступающих с пищей. Процесс накопления питательных веществ и энергии называется ассимиляцией, которая, следовательно, зависит от состава пищи, обеспечивающей организм всеми питательными веществами.

Процессы диссимиляции и ассимиляции протекают одновременно, составляя процесс обмена веществ (обмен белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов, водный обмен). Обмен веществ находится в прямой зависимости от расхода энергии и состава пищи.

В период роста и развития человека преобладает процесс ассимиляции, а, следовательно, в организме накапливаются питательные вещества. При повышенных физических нагрузках, тяжелых заболеваниях преобладает процесс диссимиляции, что приводит к расходу питательных веществ. В зрелом возрасте устанавливается равновесие в обмене веществ, в дальнейшем наблюдается снижение интенсивности всех жизненных процессов.

Обмен веществ в организме человека регулируется центральной нервной системой непосредственно и через гормоны, вырабатываемые железами внутренней секреции. Так, на белковый обмен влияет гормон щитовидной железы (тироксин), на углеводный – гормон поджелудочной железы (инсулин), на жировой обмен – гормоны щитовидной железы, гипофиза, надпочечников.

1.3.1 Энергетические затраты и энергетическая ценность пищи

Энергетические затраты человека принято делить на:

– нерегулируемые – основной обмен и пищевой термогенез;

– регулируемые – расход энергии на умственную и физическую деятельность (УФД).

Основной обмен – энергозатраты на поддержание жизненно важных процессов (клеточный метаболизм, дыхание, кровообращение, пищеварение, мышечного тонуса и др.) в состоянии физического покоя (например, сна).

Величина основного обмена (BOO) зависит от многих факторов (пол, рост, масса тела, возраст и др.). На нее также оказывают влияние время суток, время года, климат. У мужчин BOO, в среднем, на 10 % выше, чем у женщин. При обычном телосложении BOO в пересчете на 1 кг массы тела у мужчин составляет 1 ккал/ч, у женщин – 0,9 ккал/ч. С возрастом BOO уменьшается (пропорционально сокращению мышечной массы). Увеличение BOO у взрослых людей наблюдается в условиях холодного климата и при некоторых патологиях (гипертиреозе, например), а также при состояниях, сопровождающихся лихорадкой (повышение температуры тела на 1° приводит к увеличению BOO на 10-15 %).

ВОО может быть определена методами:

– прямого или опосредованного измерений;

– расчета.

Прямое измерение (прямая калориметрия) проводится с использованием калориметрических камер, а опосредованное (непрямая калориметрия) – с помощью специальной регистрирующей аппаратуры.

Расчетные методы связаны с использованием специальных таблиц или формул. Расчет BOO может проводиться и по уравнению Харриса-Бенедикта:

BOO = 66,5 + 13,5М + 5Р – 6,75В (1)

где М – масса тела, кг;

Р – рост, см;

В – возраст, лет.

Специфически динамическое действие пищи (СДДП), или пищевой термогенез, – расход энергии на метаболизацию пищевых веществ в организме. Наибольшим потенциалом для повышения энергозатрат организма обладают белки (ВОО увеличивается на 30-40 %). При метаболизации жиров BOO повышается на 414 %, углеводов – 4-7 %. При обычном смешанном питании СДДП составляет 10 % BOO.

Для определения энергетических затрат организма можно использовать как лабораторные измерения, так и расчетные методы. Из методов непрямой калориметрии наибольшее распространение получили методы Дугласа-Холдена и Шатерникова-Молчановой, основанные на исследовании газообмена. Из расчетных наибольшей точностью обладает метод хронометража, который заключается в регистрации видов деятельности человека за сутки и расчете суточных затрат энергии, исходя из коэффициентов физической активности (КФА) различных видов деятельности – соотношения энерготрат на выполнение конкретной работы и BOO (таблица 1).

Таблица 1 – Коэффициент физической активности различных видов деятельности

Для хронометража суточной деятельности необходимо в режиме записи (реальное время) или воспроизведения (например, за прошедшие сутки) последовательно зафиксировать все виды деятельности (название и продолжительность) и перевести их в соответствующие энергозатраты, предварительно рассчитав BOO в час.

При групповом расчете можно воспользоваться КФА для различных профессий в зависимости от того, в какую группу интенсивности труда они включены. КФА для различных профессиональных групп учитывает суточные энергозатраты работника, занятого в той или иной сфере деятельности, в соответствии с особенностями выполнения трудового процесса.

В зависимости от интенсивности и тяжести труда все работники подразделяются на пять групп для мужчин и на четыре группы для женщин:

1) КФА 1,4 – работники преимущественно умственного труда (научные работники, студенты, педагоги, чиновники и др.);

2) КФА 1,6 – работники легким физическим трудом (работники конвейеров, сферы обслуживания и др.);

3) КФА 1,9 – работники среднего по тяжести труда (станочники, водители автотранспорта, железнодорожники, врачи скорой помощи и др.);

4) КФА 2,3 – работники тяжелого физического (механизированного) труда (строительные и сельскохозяйственные рабочие, металлурги и др.);

5) КФА 2,5 – работники тяжелого физического (немеханизированного труда (грузчики, вальщики леса, горнорабочие и др).

При необходимости индивидуального расчета ориентировочных энергозатрат внутри отдельных профессиональных групп можно использовать BOO (для конкретного человека) и КФА (для данной профессиональной группы) и перемножить их.

При дефиците поступающей с пищей энергии, т. е. меньшем ее количестве по сравнению с суточными энергозатратами, со временем (в течение недель и месяцев) развивается дефицит массы тела за счет потерь жировых и белковых (мышечных) запасов. При этом распад структурных белков и депонированного жира сопровождается не только высвобождением необходимой энергии, но и образованием токсичных метаболитов, переводя обменные процессы в стрессовый режим функционирования, а саморегулирующуюся систему организма – в нестабильное состояние. У взрослых это способствует снижению защитноадаптационных возможностей организма и развитию целого ряда патологий, у детей приводит к существенным нарушениям роста и развития (алиментарная дистрофия). Избыток энергии – один из основных алиментарных дисбалансов, обусловлен чрезмерным употреблением энергетически емких макронутриентов (особенно жиров и простых углеводов) и сниженными энергозатратами (в развитых странах они составляют 2100-2500 ккал для мужчин и 1800-2000 ккал для женщин). Регулярное потребление лишних калорий может быть причиной развития многих алиментарно-зависимых заболеваний.

1.3.2 Белки (протеины) и их значение в питании

Рацион современного человека для поддержания нормального физиологического состояния должен включать более 600 пищевых веществ. По своей химической природе они подразделяются на:

– неорганические – вода и минеральные элементы;

– органические – белки, жиры, углеводы, витамины, органические кислоты и др.

Белки представляют собой азотистые высокомолекулярные полимеры, состоящие из аминокислот. Они составляют примерно 20 % массы тела человека (50 % находится в мышцах, 20 % – в костях и хрящах, 10 % – в коже), входят в состав ядра, протоплазмы, мембран клеток органов и тканей.

Роль белков в организме чрезвычайно велика. Помимо функции «строительного материала» они участвуют в образовании ферментов, гормонов. Из белков плазмы формируются антитела, защищающие организм от внедрения микробов и вирусов (с этим связано возникновение иммунитета – невосприимчивость организма к инфекционному заболеванию). Например, сложный белок крови – гемоглобин снабжает ткани кислородом, фибриноген (белок плазмы) обусловливает свертываемость крови. Зрительный пурпур сетчатки глаза, в состав которого также входит белок, обеспечивает восприятие света. В организме белки не откладываются про запас, поэтому необходимо ежедневное их поступление с пищей.